專(zhuān)利名稱(chēng)：一種高鐵鋁土礦分步酸浸提取有價(jià)金屬的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于礦物加工領(lǐng)域，具體涉及ー種高鐵鋁土礦分步酸浸提取有價(jià)金屬的方法。
背景技術(shù)：
我國(guó)是鋁資源大國(guó)，截止2009年，我國(guó)鋁土礦的探明儲(chǔ)量已達(dá)到23億噸以上，預(yù)計(jì)儲(chǔ)量為50億噸以上，主要集中在山西、貴州、河南和廣西四個(gè)省區(qū)，其中廣西地區(qū)鋁土礦資源的特點(diǎn)是鐵含量高，且礦物中稀有貴金屬，如鈧、鎵等的含量也較其它地區(qū)的鋁土礦資源高的多，相關(guān)研究表明廣西地區(qū)高鐵鋁土礦中氧化鋁含量為45%飛0%，氧化鐵含量為 69^40%，鈧的含量為0 . 00 479T0. 012%，鎵的含量為0. 0089^0. 014%，如使用傳統(tǒng)的拜耳法處理該類(lèi)資源，不僅會(huì)造成稀有貴金屬資源的嚴(yán)重浪費(fèi)，還會(huì)產(chǎn)量大量的赤泥固體廢棄物。隨著我國(guó)對(duì)エ業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中節(jié)能減排要求的逐步提高，以及新材料、新能源技術(shù)對(duì)鈧和鎵等稀有貴金屬需求量的逐年増大，高鐵鋁土礦中有價(jià)金屬元素的綜合利用方法受到了エ業(yè)界和學(xué)術(shù)界的廣泛關(guān)注。目前，高鐵鋁土礦的綜合利用方法主要包括選-冶聯(lián)合及火法-濕法聯(lián)合處理工藝，公開(kāi)號(hào)為CN1766128A的專(zhuān)利公開(kāi)了ー種從高鐵鋁土礦中提取鐵和鋁的方法，該方法是將高鐵鋁土礦、石灰石、煤粉破碎后按比例混合后進(jìn)行燒結(jié)，然后進(jìn)行高爐冶煉，得到生鐵產(chǎn)品，同時(shí)得到鋁酸鈣爐渣和CO2爐氣；鋁酸鈣爐渣用碳酸鈉溶液溶解浸出后，進(jìn)行赤泥分離洗滌、脫硅、碳酸化分解制取氫氧化鋁，再經(jīng)焙燒得到氧化鋁；公開(kāi)號(hào)為CN101337683A的專(zhuān)利公開(kāi)了ー種以高鐵鋁土礦為原料制備得到多種產(chǎn)物的組合生產(chǎn)方法，該方法首先對(duì)高鐵鋁土礦用鹽酸作為浸出介質(zhì)進(jìn)行加壓浸出，鐵以離子形式進(jìn)入鹽酸中形成鐵的氯化物，而鋁則留在固體鋁土礦中，從而使鐵與鋁得到分離；然后對(duì)鹽酸浸出液進(jìn)行焙燒，得到鐵紅和氯化氫氣體，氯化氫氣體用洗滌水吸收成為鹽酸后循環(huán)利用，對(duì)上層產(chǎn)物進(jìn)行熔煉、定向結(jié)晶制備出硅含量為14wt%以下的共晶鋁硅合金。但是上述方法主要是通過(guò)燒結(jié)冶煉或者浸酸提取的方式，以生產(chǎn)氧化鋁和實(shí)現(xiàn)鐵鋁分離為目的，雖然也提取出了硅元素，得到了共晶硅鋁合金，但是卻都忽視了高鐵鋁土礦中的鈧、鎵等高價(jià)值的稀有金屬回收利用的問(wèn)題，造成了嚴(yán)重的資源浪費(fèi)。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供ー種高鐵鋁土礦分步酸浸提取有價(jià)金屬的方法，目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的有價(jià)元素綜合利用率低和赤泥排放量大等缺點(diǎn)。實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案按照以下步驟進(jìn)行
(I)將高鐵鋁土礦破碎細(xì)磨至-74 -250 iim，加入質(zhì)量濃度為10% 50%的硫酸，于固-液比I : (3 20)的條件下加熱到6(Tl20°C，進(jìn)行3(T240min的ー步浸出反應(yīng)，得到ー步浸出礦漿，對(duì)一歩浸出礦漿進(jìn)行固液分離，得到一歩浸出渣和一歩浸出液，其中高鐵鋁土礦中的鈧、鎵和鐵進(jìn)入到一歩浸出液中，氧化鋁進(jìn)入一歩浸出渣中，對(duì)ー步浸出液進(jìn)行結(jié)晶得到硫酸鐵，一歩浸出過(guò)程發(fā)生的反應(yīng)如下
Sc203+3H2S04=3H20+Sc2 (SO4) 3 Ga203+3H2S04=3H20+Ga2 (SO4) 3 2Fe00H+3H2S04=4H20+ Fe2 (SO4) 3
結(jié)晶后的ー步浸出液經(jīng)補(bǔ)酸至硫酸質(zhì)量濃度30% 80%，用于ニ步浸出；
(2)將經(jīng)過(guò)除鐵和補(bǔ)酸后的一歩浸出液與一歩浸出渣混合，于固-液比I:(5 20)的條件下加熱到10(T22(TC，進(jìn)行3(T240min的ニ步加壓浸出反應(yīng)，得到ニ步浸出礦漿，對(duì)其進(jìn)行固液分離，得到ニ步浸出液和ニ步浸出渣，ニ步浸出液經(jīng)結(jié)晶得到硫酸鋁，ニ步浸出渣的成分為含有殘酸的ニ氧化硅，經(jīng)結(jié)晶后的ニ步浸出液到一歩浸出反應(yīng)中循環(huán)使用，ニ步浸出過(guò)程發(fā)生的反應(yīng)如下
2A100H+3H2S04=4H20+ Al2(SO4)3
(3)所述的ニ步浸出液經(jīng)4 30次循環(huán)后，采用P507質(zhì)量濃度為1% 10%的P507與磺化煤油混合有機(jī)相作為萃取劑，萃取浸出液中的鈧，萃取條件為萃取相比0 :A= (0. 5^3) 1,酸度0. 2 2mol/L，萃取時(shí)間3 lOmin，得到含有鈧的有機(jī)相，使用I 3mol/L的NaOH對(duì)萃取后的有機(jī)相進(jìn)行反萃，得到5((011)3產(chǎn)品，所述的？507為2-こ基己基磷酸單2-こ基己基酷，浸出液提鈧和反萃過(guò)程中發(fā)生的反應(yīng)如下
權(quán)利要求
1.ー種高鐵鋁土礦分步酸浸提取有價(jià)金屬的方法，其特征在于按照以下步驟進(jìn)行 (1)將高鐵鋁土礦破碎細(xì)磨至-74 -250iim，加入質(zhì)量濃度為10% 50%的硫酸，于固-液比I : (3 20)的條件下加熱到6(Tl20°C，進(jìn)行3(T240min的ー步浸出反應(yīng)，得到ー步浸出礦漿，對(duì)一歩浸出礦漿進(jìn)行固液分離，得到一歩浸出渣和一歩浸出液，其中高鐵鋁土礦中的鈧、鎵和鐵進(jìn)入到一歩浸出液中，氧化鋁進(jìn)入一歩浸出渣中，對(duì)ー步浸出液進(jìn)行結(jié)晶得到硫酸鐵，一歩浸出過(guò)程發(fā)生的反應(yīng)如下 Sc203+3H2S04=3H20+Sc2 (SO4) 3 Ga203+3H2S04=3H20+Ga2 (SO4) 32Fe00H+3H2S04=4H20+ Fe2 (SO4) 3 結(jié)晶后的ー步浸出液經(jīng)補(bǔ)酸至硫酸質(zhì)量濃度30% 80%，用于ニ步浸出； (2)將經(jīng)過(guò)除鐵和補(bǔ)酸后的一歩浸出液與一歩浸出渣混合，于固-液比I:(5 20)的條件下加熱到10(T22(TC，進(jìn)行3(T240min的ニ步加壓浸出反應(yīng)，得到ニ步浸出礦漿，對(duì)其進(jìn)行固液分離，得到ニ步浸出液和ニ步浸出渣，ニ步浸出液經(jīng)結(jié)晶得到硫酸鋁，ニ步浸出渣的成分為含有殘酸的ニ氧化硅，經(jīng)結(jié)晶后的ニ步浸出液到一歩浸出反應(yīng)中循環(huán)使用，ニ步浸出過(guò)程發(fā)生的反應(yīng)如下2A100H+3H2S04=4H20+ Al2(SO4)3 (3)所述的ニ步浸出液經(jīng)4 30次循環(huán)后，采用P507質(zhì)量濃度為1% 10%的P507與磺化煤油混合有機(jī)相作為萃取劑，萃取浸出液中的鈧，萃取條件為萃取相比0 :A= (0. 5^3) 1,酸度0. 2 2mol/L，萃取時(shí)間3 lOmin，得到含有鈧的有機(jī)相，使用I 3mol/L的NaOH對(duì)萃取后的有機(jī)相進(jìn)行反萃，得到5((011)3產(chǎn)品，所述的？507為2-こ基己基磷酸單2-こ基己基酷，浸出液提鈧和反萃過(guò)程中發(fā)生的反應(yīng)如下&3+ + (HA)2 O Sc(HA2)3 + 3H + Sc (HA2) s+3Na0H=Sc (OH) 3+3Na (HA2) (4)采用HDEHP濃度為0.02、. 5mol/L的HDEHP和磺化煤油混合有機(jī)相作為萃取劑，進(jìn)一步萃取提抗后的浸出液中的鎵，萃取條件為萃取相比0:A= (0. 5 2) :1，酸度0.05mol/L 2mol/L，萃取時(shí)間I 5min，所述的HEDHP為ニ(2-こ基己基磷酸)，萃取反應(yīng)為Ga3+ +(HA)2 O Ga(HA2)3+3H* 對(duì)萃取后的有機(jī)相使用2 7mol/L的濃硫酸溶液反萃，得到硫酸鎵溶液。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種高鐵鋁土礦分步酸浸提取有價(jià)金屬的方法，其特征在于所述的步驟(I)中一歩浸出液結(jié)晶得到的硫酸鐵，通過(guò)熱解制備鐵紅。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種高鐵鋁土礦分步酸浸提取有價(jià)金屬的方法，其特征在于所述的步驟(2)中二步浸出液經(jīng)結(jié)晶得到的硫酸鋁，于熱解溫度78(T90(TC，熱解時(shí)間5飛Omin的熱解條件下制備Y-Al2O3，熱解反應(yīng)為A12 (SO4) 3=A1203+S03 ;所述的ニ步浸出渣使用石灰中和后用于生產(chǎn)水泥。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或權(quán)利要求3所述的ー種高鐵鋁土礦分步酸浸提取有價(jià)金屬的方法，其特征在于所述的硫酸鋁或硫酸鐵熱解產(chǎn)生的SO3,體，經(jīng)吸收制酸后直接用于ー步浸出液的補(bǔ)酸。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種高鐵鋁土礦分步酸浸提取有價(jià)金屬的方法，其特征在于所述的高鐵鋁土礦原料的成分組成按質(zhì)量百分比Fe203l(T40%，Al20335^70%,ScO. ooro. 005%, GaO. 003 0. 010%，余量為 灼減及雜質(zhì)。
全文摘要
本發(fā)明屬于礦物加工領(lǐng)域，具體涉及一種高鐵鋁土礦分步酸浸提取有價(jià)金屬的方法。本發(fā)明的技術(shù)方案是以高鐵鋁土礦為原料，使用分步酸浸法提取礦物中的多種有價(jià)金屬元素，首先使用低濃度的硫酸低溫浸出礦物中的鈧、鎵和鐵等元素，含鋁礦相進(jìn)入一步浸出渣中，一步浸出液通過(guò)結(jié)晶得到硫酸鐵，第二步浸出使用經(jīng)過(guò)除鐵及補(bǔ)酸后的一步浸出液在加壓浸出條件下提取一步浸出渣中的鋁，二步浸出液經(jīng)結(jié)晶制備硫酸鋁產(chǎn)品，結(jié)晶后的二步浸出液返回一步浸出循環(huán)使用，鈧和鎵等元素在浸出液中經(jīng)多次循環(huán)富集后，使用萃取的方式分離，得到鈧和鎵產(chǎn)品。本發(fā)明通過(guò)分步提取的方式實(shí)現(xiàn)了高鐵鋁土礦中有價(jià)元素的綜合利用、酸和水的循環(huán)及廢棄物的零排放。
文檔編號(hào)C22B3/40GK102643985SQ201210106278
公開(kāi)日2012年8月22日 申請(qǐng)日期2012年4月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月12日
發(fā)明者劉燕, 呂國(guó)志, 張廷安, 朱曉峰, 牛麗萍, 蔣孝麗, 豆志河, 趙愛(ài)春, 趙秋月 申請(qǐng)人:東北大學(xué)